LC/MS/MS分析のマトリックス効果を低減するための体系的かつ包括的な戦略

サンプルの調製とクロマトグラフィーを最適化して、生体分析LC/MS/MSアッセイのマトリックス効果を最小限に抑える体系的で包括的な戦略が開発されました。タンパク質沈殿（PPT）、液液抽出（LLE）、純粋なカチオン交換固相抽出（SPE）、逆相SPE、混合モードSPEなど、いくつかのサンプル調製方法の比較が行われました。マトリックス成分と基本分析対象の両方の選択性と感度に対する移動相のpHおよび勾配持続時間の影響を調査しました。UPLCテクノロジーとHPLCの間のマトリックス効果と全体的な感度と解像度を比較しました。特定のマトリックス成分の量、またはマトリックス成分のクラスは、前駆体イオンスキャンモードと複数の反応モニタリング（MRM）の両方を使用して、エレクトロスプレーイオン化（ESI）を使用してLC/MS/MSによってサンプル調製抽出物で測定されました。PPTは最も効果的なサンプル調製手法であり、多くの場合、多くの残留マトリックス成分が存在するため、有意なマトリックス効果をもたらすことがよくあります。逆相と純粋な陽イオン交換SPEメソッドは、PPTと比較してよりきれいな抽出物とマトリックス効果の低下をもたらしました。ただし、最もきれいな抽出物は、ポリマー混合モードSPE（逆相とイオン交換保持メカニズムの両方）で生成されました。これらの混合モード吸着剤は、生物学的サンプルからの残留マトリックス成分のレベルを劇的に減少させ、マトリックス効果を大幅に減少させました。また、LLEはクリーンな最終抽出物も提供しました。ただし、特に極性分析物の分析対象物の回復は非常に低かった。移動相のpHは、リン脂質に対する塩基性化合物の保持を変更するために操作され、その保持はpHと比較的独立している傾向があります。UPLCテクノロジーの予想される解像度、速度、および感度の利点に加えて、このテクノロジーが従来のHPLCよりも選択された場合、マトリックス効果に関して統計的に有意な改善が示されました。ポリマー混合モードSPE、適切な移動相pH、およびUPLCテクノロジーの組み合わせは、血漿マトリックス成分に起因するマトリックス効果を低減し、生体分析法の頑丈さと感度を改善する上で重要な利点を提供します。

A systematic, comprehensive strategy that optimizes sample preparation and chromatography to minimize matrix effects in bioanalytical LC/MS/MS assays was developed. Comparisons were made among several sample preparation methods, including protein precipitation (PPT), liquid-liquid extraction (LLE), pure cation exchange solid-phase extraction (SPE), reversed-phase SPE and mixed-mode SPE. The influence of mobile phase pH and gradient duration on the selectivity and sensitivity for both matrix components and basic analytes was investigated. Matrix effects and overall sensitivity and resolution between UPLC technology and HPLC were compared. The amount of specific matrix components, or class of matrix components, was measured in the sample preparation extracts by LC/MS/MS with electrospray ionization (ESI) using both precursor ion scanning mode and multiple reaction monitoring (MRM). PPT is the least effective sample preparation technique, often resulting in significant matrix effects due to the presence of many residual matrix components. Reversed-phase and pure cation exchange SPE methods resulted in cleaner extracts and reduced matrix effects compared to PPT. The cleanest extracts, however, were produced with polymeric mixed-mode SPE (both reversed-phase and ion exchange retention mechanisms). These mixed-mode sorbents dramatically reduced the levels of residual matrix components from biological samples, leading to significant reduction in matrix effects. LLE also provided clean final extracts. However, analyte recovery, particularly for polar analytes, was very low. Mobile phase pH was manipulated to alter the retention of basic compounds relative to phospholipids, whose retention tends to be relatively independent of pH. In addition to the expected resolution, speed and sensitivity benefits of UPLC technology, a paired t-test demonstrated a statistically significant improvement with respect to matrix effects when this technology was chosen over traditional HPLC. The combination of polymeric mixed-mode SPE, the appropriate mobile phase pH and UPLC technology provides significant advantages for reducing matrix effects resulting from plasma matrix components and in improving the ruggedness and sensitivity of bioanalytical methods.